人类生活的进步与发展都需要以能源作为支撑。日益增长的能源需求与能源供应的短缺,使得人们迫切地寻求可替代能源来应对当今的能源危机。许多国家都开始重视可再生能源的发展,其中重要的一个研究方向就是生物质能。微藻作为第三代生物燃料的代表,集中了前两代能源的优点,生长周期短、产量高,使其成为具有极高商业价值的生物燃料,兼具环境友好与碳平衡等特点。目前,有关微藻能源化利用领域的研究越来越多地集中在热液化的研究上,其产生的燃料形式为液态,无需干燥且便于储存。本实验利用FSCR(熔融石英毛细管反应器)、偏光显微镜实时摄像系统以及原位拉曼光谱等手段来研究微藻及其模型化合物水热液化过程,使用FQTR(熔融石英玻璃管反应器)反应器、管式加热炉以及气质联用仪(GC-MS)等设备来研究分析微藻模型化合物的液化产物,总结推导出微藻模型化合物的水热液化反应机理。微藻及其模型化合物的热解过程可分为3个阶段:脱水解聚、挥发、碳化。微藻及其模型化合物的水热液化过程可分为物料的溶解和扩散、物料的降解及物料间的化学反应、生物油的产生、生物油的溶解与扩散4个阶段,不同物料组合的水热液化过程能观察到显著的协同作用,体现在物料溶解的温度、体系内颜色的变化、相变行为的差异、产物最终形态等方面。微藻及其模型化合物水热液化过程中有机物发出的荧光对拉曼光谱的检测有干扰作用。微藻模型化合物水液化产物最大碳原子数多为C35,其碳原子数分布多位于C12至C18之间,水热液化的温度的升高会使得短链(碳原子数<8)与长链(碳原子数>16)产物增多,中链产物减少。主要产物可分为碳氢化合物(脂肪族、脂环族、芳香族、甾)、氨基化合物(胺、亚胺、酰胺、腈)、酯酮醇酚、脂肪酸及其衍生物(酸、醛)、含氮杂环(吡咯、吡啶)、二氮杂环(吡唑、咪唑、嘧啶、吡嗪)含氮氧杂环(吡喃、恶唑)这几种类型的物质。碳氢化合物含量随着温度的升高而升高,总体含量不高。氨基化合物在体系内随温度变化不大,但在260℃时含量有着明显的上升。酯酮醇酚与脂肪酸及其衍生物的含量形成互补,总占比可达80%。含氮杂环在各温度下含量变化无较大波动,二氮杂环在体系中的占比较少,含氮氧杂环在体系内占比极少。在微藻模型化合物的水热液化过程中,葡萄糖会降解成小分子含氧化物、酮、环烃、酚、环酮等物质。大豆蛋白水解产生大量氨基酸单体,在高温下经历脱羧、脱氨基等降解过程,产生胺、羧酸、醛、醇等物质。脂质水解成蓖麻油酸,通过脱羧、脱羰等降解过程产生醇、长链烃等物质。葡萄糖与氨基酸在水热液化过程中发生美拉德反应,生成大量的含N、O环状化合物。蓖麻油酸与葡萄糖、氨基酸会发生化学反应形成类似表面活性剂的物质。